一体化计算机工程LVDS显示技术研究

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1某一体化计算机中lvds显示电路的设计原理

根据LVDS的传输线路组成，某一体化计算机中显示电路应由LVDS信号输出、LVDS信号传输、LVDS信号接收三部分组成。在选择LVDS输出电路时，应注意LVDS输出接口的选择。LVDS输出接口也分为以下四种类型：

1）单路6位LVDS输出接口，RGB信号均采用6位数据，共18位RGB数据；

2）双路6位LVDS输出接口，采用双路方式传输，RGB信号采用6位数据，其中奇路数据为18位，偶路数据为18位，共36位RGB数据；

3）单路8位TTL输出接口。这种接口电路中，采用单路方式传输，RGB信号采用8位数据，共24位RGB数据；

4）双路8位1TL输出位接口。这种接口电路中，采用双路方式传输，RGB信号采用8位数据，其中奇路数据为24位，偶路数据为24位，共48位RGB数据。考虑到实际使用，单路6位LVDS接口就可以满足。而单路6位LVDS接口需要四对差分线来通讯，三对差分线是数据传输，一对差分线用于时钟信号传输。因此，选择了一款支持单路6位LVDS显示输出的COMExpress模块作为LVDS显示的信号输出端，选择一款支持单路6位LVDS的LCD液晶显示屏作为LVDS信号接收端。

2一体化计算机中LVDS显示的实现

一体化计算机中的LVDS显示发送端及接收端选型好之后，还需要考虑好LVDS信号传输的设计，以确保信号质量。

2.1计算机背板PCB设计

从COMExpress模块引出的信号不能从COMExpress接口直接传输到液晶屏上，这需要计算机背板的转接，在背板PCB设计时要考虑好高速LVDS信号的走线，主要有以下几点需要注意：

1）LVDS信号的匹配阻抗通常为100Ω±10%；2）保证差分线平行等距，一般是将差分线对长度误差限制，尽量使用同层内的差分；

3）LVDS差分对走线应尽可地短而直，避免过孔和大于90°的转向；

4）LVDS信号要远离其它信号。其他信号最好分层布线，若必须使用同一层走线，距离应大于3～5倍差分线间距；

5）不同差分线对间的间距至少应大于3～5倍差分线间距。

2.2传输线缆的设计

从计算机背板到显示屏之间，需要设计有传输线缆。在设计传输线缆的时候，为确保信号质量，应该注意以下几点：

1）信号传输线缆应双绞、等长；

2）要做好线缆的屏蔽，屏蔽层要接地；

3）信号线缆要注意避开其他信号线，尤其是电源线缆，防止造成干扰；

4）选用的连接器务必要压接可靠，采用的接触件一般为铜材质以保证信号质量。

3调试及故障分析

一体化计算机按照上述设计方案进行了生产，在首次测试时，发现显示屏上没有显示，经检查，LVDS信号线路连接正确，在调试板上测试COMExpress模块，显示正常，但在查看BIOS设置时，发现可以设置主模块的输出为单路6位LVDS输出，或是单路8位LVDS输出，默认的是单路8位输出，与液晶屏的输入接口不符，导致没有显示。调整为单路6位输出后，显示正常。在后续一体化计算机的调试、试验中，发生过一些显示故障，总结起来，主要有黑屏、抖屏、缺色现象。通过更换模块的方式进行排查，排除了线缆、液晶显示器的问题，定位是LVDS显示输出异常。然后在发生故障时，测量了故障模块的LVDS信号输出波形，通过对比工作正常时的波形，发现主要是时钟信号波形异常。工作正常时的LVDS时钟信号（TXCLK±）.根据LVDS信号的通信原理，在LVDS显示工作正常时，时钟信号的摆幅应满足的要求，即LVDS时钟信号的TXCLK+与TXCLK-差分信号对的差值在250mV～450mV时，判断为逻辑“1”，差值大于-250mV时～-450mV，判断为逻辑“0”，而且同时必须满足峰峰值的要求，在差值最小的250mV时，峰峰值最小应满足500mV，在差值最大的450mV时，最大峰峰值为900mV。根据故障时的时钟信号波形与要求对比，可以清晰地判断出故障的波形不满足中的LVDS时钟信号的要求，从而造成LVDS显示无法正常工作，解释了故障机理，下一步则需要对输出LVDS显示的模块进行进一步的故障分析。

4结论

本文在工程应用中，依据LVDS显示的基本原理，结合了LVDS在应用中的一些经验，成功实现了应用LVDS显示的某一体化计算机，并对调试过程中发生的问题进行了分析，供其他需要LVDS显示工程应用的设计者作为参考。

作者：孙懿 单位：江苏自动化研究所